JPH01206A - powder manufacturing equipment - Google Patents
powder manufacturing equipmentInfo
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- JPH01206A JPH01206A JP62-227330A JP22733087A JPH01206A JP H01206 A JPH01206 A JP H01206A JP 22733087 A JP22733087 A JP 22733087A JP H01206 A JPH01206 A JP H01206A
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- disk
- droplet
- powder
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、粉末冶金等に使用する金属粉末を製造する粉
末製造装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a powder manufacturing apparatus for manufacturing metal powder used in powder metallurgy and the like.
粉末冶金は、金属又は合金の粉末を型に装入して加圧成
形し、次いでこの成形体を焼結させることにより金属製
品又は金属塊を製造する技術である。粉末冶金において
は、成分元素の偏析が起らないこと、難加工材料の製品
化が可能なこと、極めて微細な結晶組織を有する部材が
得られること、非平衡相を現出させることが可能なこと
等、溶製材では得ることができない種々の利点があり、
また、二次的な切削加工を省略できるという利点がある
。このため、粉末冶金に適用される種々の粉末製造技術
が開発されている。Powder metallurgy is a technology for manufacturing metal products or metal ingots by charging metal or alloy powder into a mold, press-molding it, and then sintering the molded body. In powder metallurgy, segregation of component elements does not occur, it is possible to commercialize materials that are difficult to process, it is possible to obtain parts with extremely fine crystal structures, and it is possible to make non-equilibrium phases appear. There are various advantages that cannot be obtained with melted lumber, such as:
There is also the advantage that secondary cutting can be omitted. For this reason, various powder manufacturing techniques applied to powder metallurgy have been developed.
この中で高合金、Ti合金等の粉末を製造する代表的な
装置として遠心力を利用した急速凝固法、回転電極法、
遠心造粒法等による粉末製造装置がある。第4図は急速
凝固法の装置を示す模式図である。この装置においては
、高周波コイル22に高周波電流を付与することにより
容器21内で金属塊を溶解して生成した溶湯23を高速
回転するディスク24上に落下させ、このディスク24
の回転により溶湯23を飛散させる。そして、この飛散
した溶湯23を水素ガス又はヘリウムガス等の熱伝導率
の高い冷却媒体により急速凝固させる。Among these, representative devices for producing powders such as high alloys and Ti alloys include rapid solidification method using centrifugal force, rotating electrode method,
There are powder manufacturing devices using centrifugal granulation methods, etc. FIG. 4 is a schematic diagram showing an apparatus for rapid solidification. In this device, by applying a high frequency current to a high frequency coil 22, a metal lump is melted in a container 21, and the generated molten metal 23 is caused to fall onto a disk 24 rotating at high speed.
The rotation of causes the molten metal 23 to scatter. Then, this scattered molten metal 23 is rapidly solidified using a cooling medium with high thermal conductivity such as hydrogen gas or helium gas.
第5図は回転電極法の装置を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an apparatus for the rotating electrode method.
この装置においては、消耗電極31と非消耗電極32の
間にアーク33を発生させ、この際に、消耗電極31を
モータ等の回転手段(図示せず)で高速に回転させて、
消耗電極31が溶融して生成する液滴34を飛散させる
ことにより粉体35を得る。In this device, an arc 33 is generated between a consumable electrode 31 and a non-consumable electrode 32, and at this time, the consumable electrode 31 is rotated at high speed by a rotating means (not shown) such as a motor.
Powder 35 is obtained by scattering droplets 34 generated by melting of consumable electrode 31 .
第6図は遠心造粒法の装置を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an apparatus for centrifugal granulation.
この装置においては、アルゴンガス雰囲気下で回転可能
に設置されたるつぼ41と、延直に設置された電極42
との間にアーク43を発生させ、るつぼ41を水冷しな
がら回転させて電極42が溶融して形成された液滴44
をるつぼ41内に滴下することにより、液滴44を飛散
させて粉末を生成する。In this device, a crucible 41 is rotatably installed in an argon gas atmosphere, and an electrode 42 is installed vertically.
Droplets 44 are formed by generating an arc 43 between the electrodes 42 and rotating the crucible 41 while cooling it with water to melt the electrodes 42.
By dropping the liquid into the crucible 41, the droplets 44 are scattered and powder is generated.
しかしながらこれらの装置には何れも解決しなければな
らない問題点があった。急速凝固法の装置では溶湯23
を貯留する容器21から不純物が混入する虞があるため
、Ti、 Ti合金、高合金及び超合金等の高純度の粉
末を製造することは困難である0回転電極法及び遠心造
粒法の装置の場合には、急速凝固法に比較して少ないも
ののそれぞれ非消耗電極32及びるつぼ41から不純物
が混入する虞がある。またこれら三方法による装置は製
、造速度が小さいと言う問題もあった。更に、これら三
方法による装置の場合には、非消耗電極32及び回転る
つぼ41を水冷しておく必要があり、消費電力の50%
はこの水冷電極に奪われるため粉末の製造効率が低(、
エネルギ経済上極めて不利である。更にまた、これらの
装置では、得ようとする合金でつくられた消耗電極21
、及び、水冷電極として作用するるつぼ41は、粒径の
小さい粉末を得るために高速回転させる必要があるが、
これらの電極を高速で回転させるためには電極の加工精
度上及び回転機構上着しい困難性を伴う。However, all of these devices have problems that must be solved. In rapid solidification equipment, molten metal 23
It is difficult to produce high-purity powders of Ti, Ti alloys, high alloys, superalloys, etc. due to the risk of impurities getting mixed in from the container 21 that stores the 0-rotation electrode method and centrifugal granulation method. In this case, there is a risk that impurities may be mixed in from the non-consumable electrode 32 and the crucible 41, although the amount is smaller than in the rapid solidification method. Additionally, devices using these three methods have a problem in that the manufacturing speed is slow. Furthermore, in the case of devices using these three methods, it is necessary to water-cool the non-consumable electrode 32 and the rotating crucible 41, which consumes 50% of the power consumption.
is taken away by this water-cooled electrode, resulting in low powder production efficiency (,
This is extremely disadvantageous in terms of energy economy. Furthermore, in these devices, the consumable electrode 21 made of the alloy to be obtained is
, and the crucible 41 that acts as a water-cooled electrode needs to be rotated at high speed in order to obtain powder with small particle size.
In order to rotate these electrodes at high speed, there are additional difficulties in terms of the processing accuracy of the electrodes and the rotation mechanism.
さらに回転電極法では電極を高速回転させるために、こ
の電極の直径は最大60+m程度と小さくする必要があ
り電極製造コストが高いという問題もある。Furthermore, in the rotating electrode method, in order to rotate the electrode at high speed, the diameter of the electrode needs to be as small as about 60+ m at maximum, and there is also the problem that the electrode manufacturing cost is high.
本発明者らはこのような種々の問題点を解決するための
研究を行い、その成果は先に特願昭61−221343
号(出願日昭和61年9月19日)として出願されてい
る。The present inventors conducted research to solve these various problems, and the results were previously published in Japanese Patent Application No. 61-221343.
No. (filed date: September 19, 1986).
第7歯は特願昭61−221343号の実施例に係る粉
末製造装置の模式図である。この装置においては、電極
51間にアーク52を発生させ、電極51の先端を溶融
し、溶融金属の液滴53を生成させて、ディスク54上
に落下させる。ディスク54は高速回転しており、液滴
は遠心力により飛散し、冷却されて粉末55となる。前
記の電極51は双方が消耗電極であり、又高速回転をし
ない構造である。The seventh tooth is a schematic diagram of a powder manufacturing apparatus according to an embodiment of Japanese Patent Application No. 61-221343. In this device, an arc 52 is generated between electrodes 51 to melt the tips of the electrodes 51 and generate droplets 53 of molten metal that fall onto a disk 54 . The disk 54 is rotating at high speed, and the droplets are scattered by centrifugal force and cooled to become powder 55. Both of the electrodes 51 are consumable electrodes, and have a structure that does not rotate at high speed.
前記のように特願昭61−221343号では、電極の
双方に消耗用の電極を使用するので、不純物が混入する
虞がな(、電極を水冷する必要もなく、生産量も上げら
れるようになった。また電極を高速回転させないので装
置の機構が簡単になった。また電極の直径は例えば20
0鶴程度の大径でもよいので、電極製造コストが安くな
り処理能力も大きくできる。従って粉末コストも安くな
る。As mentioned above, in Japanese Patent Application No. 61-221343, consumable electrodes are used for both electrodes, so there is no risk of contamination with impurities (there is no need to water-cool the electrodes, and production can be increased). Also, since the electrodes are not rotated at high speed, the mechanism of the device is simplified.Also, the diameter of the electrodes is, for example, 20 mm.
Since the diameter can be as large as 0 Tsuru, the electrode manufacturing cost can be reduced and the processing capacity can be increased. Therefore, the powder cost is also reduced.
このように、特願昭61−221343号は従来技術の
問題点を解消した優れた方法であるが、それでもなお、
次のような問題があった。In this way, Japanese Patent Application No. 61-221343 is an excellent method that solves the problems of the prior art, but still,
There were the following problems.
電極間にアークを発生させて電極の先端を溶融し、溶融
金属の液滴を高速回転するディスクで飛散させる場合、
液滴の落下が略々真下になるようにしディスク上に落と
さなければならないが、液滴を略々真下に落下させるた
めにはアークの発生を安定状態に保つことが要求される
。アークの発生を安定させるためにはチャンバ内を減圧
にする必要がある。この減圧度は高真空が望ましく、許
容される圧力の上限は5QTorr附近である。圧力が
約59Torr以上になると、電極の一部しかアークが
発生しなくなったり、またはアークが発生しな(なった
りし、非常に不安定になる。このような場合には液滴の
落下方向も乱れ、ディスク上に落下しないこともしばし
ば起る。When an arc is generated between the electrodes to melt the tips of the electrodes and droplets of molten metal are scattered by a disk rotating at high speed,
The droplets must fall onto the disk so that they fall almost straight down, but in order to make the droplets fall almost straight down, it is necessary to keep the arc generation in a stable state. In order to stabilize the generation of arc, it is necessary to reduce the pressure inside the chamber. The degree of pressure reduction is preferably a high vacuum, and the upper limit of the allowable pressure is around 5 QTorr. When the pressure exceeds approximately 59 Torr, arcing occurs only in a part of the electrode, or no arcing occurs, making it extremely unstable. In such cases, the direction of droplet fall also changes. It often happens that it is disturbed and does not fall onto the disk.
一方、ディスク上に落下した液滴を飛散させアルゴンガ
ス、ヘリウムガス等の雰囲気ガス中で冷却させる場合、
急冷粉末にすると共に液滴がチャンバ内壁に衝突する前
に凝固を完了させなければならないので、冷却効率を上
げなければならない。On the other hand, when the droplets that have fallen onto the disk are scattered and cooled in an atmospheric gas such as argon gas or helium gas,
Since it is necessary to rapidly cool the powder and the solidification must be completed before the droplets collide with the inner wall of the chamber, the cooling efficiency must be increased.
冷却効率を上げるには、雰囲気ガスの圧力を可能な限り
高くすることが要求され、液滴を急冷し、上記の目的を
達成するためには、冷却媒体である雰囲気ガスの圧力は
、50Torr以上、好ましくは100Torr以上に
保持する必要がある。In order to increase the cooling efficiency, it is required to make the pressure of the atmospheric gas as high as possible, and in order to rapidly cool the droplets and achieve the above purpose, the pressure of the atmospheric gas, which is the cooling medium, must be 50 Torr or more. , preferably at 100 Torr or higher.
更に電極先端から滴下する液滴の注湯速度及び滴下位置
が不安定で一定していないため、ディスクからの液滴の
飛散状態が不安定であり、例えばディスク上の滴下位置
で液滴の一部がはね上ったり、ディスクのふちに達しな
いうちに飛散してしまう。この結果所望の粒径よりも大
きな粒径の粉末が得られしまうなどの問題がある。Furthermore, since the pouring speed and dropping position of the droplets dripping from the tip of the electrode are unstable and inconsistent, the scattering state of the droplets from the disk is unstable. The parts may spring up or fly off before reaching the edge of the disc. As a result, there is a problem that powder having a particle size larger than the desired particle size is obtained.
このように、特願昭61−221343号では、アーク
を安定させる条件と液滴を急冷する条件とを同時に満足
させるためには、圧力を5QTorr附近にほぼ一定に
保持せねばならず、条件調整上の困難さがあった。In this way, in Japanese Patent Application No. 61-221343, in order to simultaneously satisfy the conditions for stabilizing the arc and the conditions for rapidly cooling the droplets, the pressure must be kept almost constant around 5QTorr, and the conditions must be adjusted. There was the above difficulty.
本発明は従来の粉末製造装置の問題点と共に特願昭61
−221343号の問題点をも解決するためになされた
ものであり、Ti+ Ti合金、高合金及び超合金等の
粉末を高純度で、効率よく、低コストで製造でき、装置
の機構が簡単で、チャンバを小型にでき、更に急冷粉末
が得られ、また所望粉末を安定して製造することができ
る粉末製造装置を提供することを目的とする。The present invention, together with the problems of conventional powder manufacturing equipment,
This was done to solve the problems of No.-221343, and it is possible to produce powders of Ti+Ti alloys, high alloys, superalloys, etc. with high purity, efficiently, and at low cost, and the mechanism of the device is simple. It is an object of the present invention to provide a powder manufacturing apparatus which can have a small chamber, can obtain quenched powder, and can stably manufacture desired powder.
本発明は、チャンバ内に間隔をおいて設置された複数の
電極を備え、これらの電極間にアークを発生させて溶融
金属の液滴を形成する液滴形成手段と、上面外周に環状
の側壁部を突設し、前記液滴の落下位置に配置されたデ
ィスクと、このディスクを回転させて液滴を飛散冷却し
て粉末とするディスク回転手段とを具備し、前記チャン
バ内にはアークにより液滴を形成する空間とディスクの
回転により液滴を飛散冷却する空間とを区割する仕切壁
を設置し、この仕切壁には液滴の通過が可能で、かつ通
気抵抗を有する連通部を設けた粉末製造装置である。The present invention includes a plurality of electrodes installed at intervals in a chamber, a droplet forming means for generating an arc between these electrodes to form droplets of molten metal, and an annular side wall on the outer periphery of the upper surface. The chamber is provided with a disk disposed at a position where the droplets fall, and a disk rotation means for rotating the disk to scatter and cool the droplets into powder, and an arc is provided in the chamber. A partition wall is installed to separate the space in which droplets are formed from the space in which the droplets are scattered and cooled by the rotation of the disk, and this partition wall has a communication portion that allows the droplets to pass through and has ventilation resistance. This is the powder manufacturing equipment installed.
本発明においては、チャンバ内に仕切壁を設置して、液
滴を形成する空間と液滴を飛散冷却する空間とに区割し
ているので、前記雨空間の圧力をそれぞれ目標とする範
囲に設定することができる。In the present invention, a partition wall is installed in the chamber to divide the space into a space where droplets are formed and a space where the droplets are scattered and cooled, so that the pressure in the rain space is controlled within the target range. Can be set.
例えばアークにより液滴を形成する空間を10Torr
s液滴が飛散される空間を100↑orrとすることが
できる。このためアークの安定性を保ちながら急冷粉末
を得ることができる。液滴を形成する空間においては、
複数の電極間にアークを発生させて溶融金属の液滴を形
成させ、高速回転しているディスク上に落下させる。こ
の液滴はディスクの回転による遠心力によって、更に細
かい液滴となってディスクの側壁上端から飛散する。飛
散した液滴は液滴を飛散冷却する空間において急冷され
、瞬時に粉末となる。For example, the space where droplets are formed by an arc is set to 10 Torr.
The space in which the s droplets are scattered can be set to 100↑orr. Therefore, quenched powder can be obtained while maintaining arc stability. In the space where droplets are formed,
An arc is created between multiple electrodes to form droplets of molten metal that fall onto a rapidly rotating disk. Due to the centrifugal force caused by the rotation of the disk, these droplets become finer droplets and are scattered from the upper end of the side wall of the disk. The scattered droplets are rapidly cooled in a space where the droplets are scattered and cooled, and instantly become powder.
第1図は本発明の一実施例を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.
チャンバ61は仕切壁62によって区割され、上部が液
滴形成空間63、下部が液滴冷却空間64となっている
。液滴形成空間63は真空ポンプ等の排気手段(図示せ
ず)に接続された排気孔65を備え、高度の減圧に保持
できるようになっている。液滴冷却空間64はアルゴン
ガス、ヘリウムガス等の雰囲気ガスの導入孔66を備え
、圧力を液滴形成空間63より高くし、前記2空間の間
に圧力差をつけられるようになっている。液滴形成空間
63には、例えば製造せんとする粉末と同一組成の複数
の電極67が、その長平方向を一部させて適長間隔をお
いて設置されている。この電極67には電aI68から
電流を供給して電極67間にアーク69を発生させ、電
極67の対向端部を溶融させて溶融金属の液滴70を生
成するようになっている。前記の仕切壁62には液滴7
0が落下する真下に連通部71が設けられており、液滴
70が液滴冷却空間64に落下する通路を形成している
。前記連通部71は液滴の通過が可能な範囲で開口面積
を小さくし、通気抵抗が太き(なるようにしである。液
滴冷却空間64には、液滴70の落下位置に、回転装置
72によって高速回転するディスク73が設置されてお
り、落下して来た液滴70を飛散させる構造となってい
る。The chamber 61 is divided by a partition wall 62, with an upper part serving as a droplet formation space 63 and a lower part serving as a droplet cooling space 64. The droplet formation space 63 is provided with an exhaust hole 65 connected to an exhaust means (not shown) such as a vacuum pump, so that it can be maintained at a highly reduced pressure. The droplet cooling space 64 is provided with an inlet 66 for introducing an atmospheric gas such as argon gas or helium gas, and is made to have a higher pressure than the droplet forming space 63, so that a pressure difference can be created between the two spaces. In the droplet formation space 63, a plurality of electrodes 67 having, for example, the same composition as the powder to be manufactured are installed at appropriate length intervals with a portion of the electrodes in the elongated direction. A current is supplied to this electrode 67 from an electric aI 68 to generate an arc 69 between the electrodes 67, melting the opposing ends of the electrode 67, and producing droplets 70 of molten metal. The liquid droplet 7 is placed on the partition wall 62.
A communication portion 71 is provided directly below where the droplets 70 fall, forming a passage through which the droplets 70 fall into the droplet cooling space 64. The communication portion 71 is designed to have a small opening area within a range that allows droplets to pass through, and to have a large ventilation resistance. A disk 73 that rotates at high speed by means of a disk 72 is installed, and has a structure in which falling droplets 70 are scattered.
なお、電極67の駆動装置74は、相対向する電極67
間の間隔を一定に保持するための送り機構を備えている
。また前記電極67を互いに同一方向または反対方向に
緩やかに回転させる機能をも備えており、電極67が均
一に溶融し、アーク69の発生を好ましい状態にするこ
ともできる。Note that the drive device 74 for the electrodes 67 is configured to drive the electrodes 67 facing each other.
It is equipped with a feeding mechanism to maintain a constant spacing between the two. It also has a function of gently rotating the electrodes 67 in the same direction or opposite directions, so that the electrodes 67 can be melted uniformly and the arc 69 can be generated in a favorable state.
また、雰囲気ガス導入孔66は複数設けられており、液
滴冷却空間64における雰囲気ガスの偏流がないように
考慮されている。Further, a plurality of atmospheric gas introduction holes 66 are provided to prevent uneven flow of the atmospheric gas in the droplet cooling space 64.
また液滴形成空間63の減圧度を保持する手段として、
排気孔65から排気する外に、液滴冷却空間64からも
排気を行い、連通部71を通過して液滴形成空間63に
流入する雰囲気ガスの量を減らし、排気孔65に接続さ
れた排気手段の負荷を軽減させることもできる。Further, as a means for maintaining the degree of reduced pressure in the droplet formation space 63,
In addition to exhausting air from the exhaust hole 65 , exhaust is also performed from the droplet cooling space 64 to reduce the amount of atmospheric gas flowing into the droplet formation space 63 through the communication part 71 , and the exhaust gas connected to the exhaust hole 65 is also exhausted. It is also possible to reduce the load on the means.
このように構成された粉末製造装置においては、電源6
8により電極67に給電してアーク69を発生させ、電
極67の対向端部を溶融させ溶融金属の液滴70を生成
させる。この間、電極67は駆動装置74により少しづ
つ移動させ、電極67間の間隔が常に一定になるように
している。この際、液滴形成空間63の圧力は50To
rr以下、好ましくは1QTorr以下に保たれるよう
、排気孔65から排気しているため、電橋67間のアー
クは安定し、液滴は略々真下に落下する。落下した液滴
70は仕切壁64に設けられた連通部71を通って液滴
冷却空間64に入り、高速回転するディスク73上に落
下する。ディスク上に落下した液滴70は遠心力によっ
て、ディスク上面外周に突設した環状の側壁73に当り
、この上端から更に細かい液滴となって飛散し、アルゴ
ンガス、ヘリウムガス等の雰囲気ガス中で瞬時に冷却さ
れ、粉末75となる。この場合、液滴冷却空間64の圧
力は50Torr以上、好ましくは100Torr以上
になるように雰囲気ガスを導入して、雰囲気ガスの濃度
を高め冷却効率を良くしているので、液滴はチャンバ6
1の内壁に衝突する前に凝固が完了し、急冷粉末になる
。In the powder manufacturing apparatus configured in this way, the power source 6
8 supplies power to the electrode 67 to generate an arc 69, melting the opposite ends of the electrode 67 and producing droplets 70 of molten metal. During this time, the electrodes 67 are moved little by little by the drive device 74 so that the spacing between the electrodes 67 is always constant. At this time, the pressure in the droplet formation space 63 is 50To
Since the air is exhausted from the exhaust hole 65 to maintain the temperature below rr, preferably below 1QTorr, the arc between the electric bridges 67 is stabilized, and the droplets fall almost directly below. The fallen droplet 70 enters the droplet cooling space 64 through a communication portion 71 provided in the partition wall 64 and falls onto a disk 73 rotating at high speed. Due to centrifugal force, the droplets 70 that have fallen onto the disk hit an annular side wall 73 protruding from the outer periphery of the upper surface of the disk, and are scattered from the upper end into finer droplets, which are then dispersed into atmospheric gases such as argon gas and helium gas. It is instantaneously cooled and becomes powder 75. In this case, the atmospheric gas is introduced so that the pressure in the droplet cooling space 64 is 50 Torr or more, preferably 100 Torr or more, thereby increasing the concentration of the atmospheric gas and improving the cooling efficiency.
Solidification is completed before colliding with the inner wall of 1, and it becomes a quenched powder.
前記のように、液滴形成空間63と液滴冷却空間64と
の間に圧力差をつけられるようになっているので、前記
各空間において圧力の変動があっても、それぞれが限界
内の圧力であれば許容され、電極67間のアーク69を
安定させる条件及び液滴を急冷する条件の調整は容易に
なる。As mentioned above, since it is possible to create a pressure difference between the droplet forming space 63 and the droplet cooling space 64, even if there are pressure fluctuations in each of the spaces, the pressure in each space remains within the limit. This is acceptable, and the conditions for stabilizing the arc 69 between the electrodes 67 and the conditions for rapidly cooling the droplet can be easily adjusted.
第2図は他の実施例を示す模式図である。本実施例はチ
ャンバ61を液滴形成空間63と液滴冷却空間64とに
区割する仕切壁の構造を変えたものであり、液滴形成空
間63には複数の電極と回転装置72によって高速回転
するディスク73が設けられている。前記仕切壁は、液
滴形成空間63と液滴冷却空間64を上下に区割する平
面の仕切壁62aと、円筒形セディスク73の周囲に設
置された直立の仕切壁62b及び62Cよりなっている
。仕切壁62b及び62cは同一の形状で、ディスク7
3上端の延長平面の上下に近接して設置されている。こ
の仕切壁62bと62cとの間隙が連通部71に形成し
、全周に亘って設けられている。FIG. 2 is a schematic diagram showing another embodiment. In this embodiment, the structure of the partition wall that divides the chamber 61 into a droplet forming space 63 and a droplet cooling space 64 is changed. A rotating disk 73 is provided. The partition wall consists of a plane partition wall 62a that vertically divides the droplet formation space 63 and the droplet cooling space 64, and upright partition walls 62b and 62C installed around the cylindrical sedisc 73. There is. The partition walls 62b and 62c have the same shape, and the disk 7
3. It is installed close to above and below the extension plane of the upper end. A gap between the partition walls 62b and 62c is formed in the communication portion 71 and is provided over the entire circumference.
この装置においては、電極67の溶融によって生成した
液滴70はディスク73上に落下して飛散され、連通部
71を通過して液滴冷却空間64に入る。液滴冷却空間
64に入った液滴は雰囲気ガスによって冷却され、チャ
ンバ61の内壁に衝突する前に凝固し、粉末となる。In this device, droplets 70 generated by melting the electrode 67 fall onto the disk 73 and are scattered, pass through the communication section 71 and enter the droplet cooling space 64 . The droplets entering the droplet cooling space 64 are cooled by the atmospheric gas and solidify into powder before colliding with the inner wall of the chamber 61.
本実施例では液滴70が電極67からディスク73に落
下するまでの通路が広くできるので、液滴70の落下方
向が若干変化することがあっても、液滴70が仕切壁に
耐着することがないと言う利点がある。In this embodiment, the path for the droplet 70 to fall from the electrode 67 to the disk 73 can be widened, so even if the falling direction of the droplet 70 changes slightly, the droplet 70 can adhere to the partition wall. The advantage is that there is no problem.
なお、前述のように、液滴形成空間63と液滴冷却空間
64の間に圧力差を保持するので、仕切壁62b及び6
2cはできるだけディスク74に近づけ、遠心力で飛散
する液滴の速度が速く、液滴の広がらない位置に設置で
きる大きさにし、狭い連通部71でも液滴の通過を可能
にすることが望ましい。また、前記圧力差の保持を更に
容易にするには、第1図の仕切壁62と第2図の仕切壁
62b及び62cを組み合わせた仕切壁を設け、液滴7
0が電極67から落下する通路と液滴がディスクから飛
散する通路との2ケ所に連通部を設け、通気抵抗を大き
くするのが良い。Note that, as described above, since a pressure difference is maintained between the droplet forming space 63 and the droplet cooling space 64, the partition walls 62b and 6
2c should be as close to the disk 74 as possible, have a size that allows the droplets to scatter due to centrifugal force at a high speed, and be installed in a position where the droplets do not spread, so that the droplets can pass through even the narrow communication portion 71. Furthermore, in order to further facilitate the maintenance of the pressure difference, a partition wall is provided which is a combination of the partition wall 62 in FIG. 1 and the partition walls 62b and 62c in FIG.
It is preferable to provide communication portions at two locations: the path through which the 0 particles fall from the electrode 67 and the path through which the droplets scatter from the disk, to increase ventilation resistance.
本発明では、ディスクの上面に側壁を突設しているが、
これは次の理由による。電極の先端で形成される液滴は
、その落下速度が一定せず、また滴下位置も一定してい
ない。このため上面が平滑なディスクを使用すると、そ
の飛散状態が不安定となり、例えば滴下位置で液滴の一
部が跳上がったり、ディスクの周縁に達する前に飛散し
てしまうなどの現象が生じ、所望とする粉末よりも大き
い粉末が得られてしまう問題がある。本発明では、側壁
を突設することにより、液滴が確実にディスクの周縁か
ら飛散することにより、飛散状態を安定化し所望粒径の
粉末を得ることができる。ディスクめ側壁の内径は、2
00μm以下の粉末を得る目的では、ディスクの150
0Orpm 〜30000rpmの回転時では、50〜
200nが好適である。また側壁の高さは、あまり低い
と遠心力が十分働かず、高すぎるとディスクの高速回転
が困難となるため、100〜100 w程度が好適であ
る。側壁の形状としては、第3図(a)ないしくr+に
断面で示した各種の形状のものを使用することができる
。なお同図(aは、第3図Fa)のディスクの平面図で
ある。In the present invention, a side wall is provided protruding from the upper surface of the disk.
This is due to the following reason. The droplet formed at the tip of the electrode does not fall at a constant speed, and the droplet position is also not constant. For this reason, if a disk with a smooth top surface is used, the scattering state will become unstable, and phenomena such as some of the droplets jumping up at the droplet position or scattering before reaching the periphery of the disk may occur. There is a problem in that a powder that is larger than the powder to be obtained is obtained. In the present invention, by providing a protruding side wall, droplets are reliably scattered from the periphery of the disk, thereby stabilizing the scattering state and making it possible to obtain powder with a desired particle size. The inner diameter of the side wall of the disk is 2
For the purpose of obtaining powder of 00 μm or less, 150 μm of the disk
When rotating from 0Orpm to 30000rpm, 50~
200n is suitable. Further, if the height of the side wall is too low, the centrifugal force will not work sufficiently, and if it is too high, it will be difficult to rotate the disk at high speed, so it is preferable that the height of the side wall is about 100 to 100 W. As for the shape of the side wall, various shapes shown in cross section in FIG. 3(a) to r+ can be used. Note that FIG. 3A is a plan view of the disk shown in FIG. 3Fa.
ディスクの材質としては、グラファイト、ボロンナイト
ライド、ホウ化ジルコニウム (ZrBz)、水冷銅、
ステンレススチールなどがあげられる。Disk materials include graphite, boron nitride, zirconium boride (ZrBz), water-cooled copper,
Examples include stainless steel.
なおチタン又はチタン合金の粉末を製造する時には、こ
のディスクからの汚染を防ぐために、得ようとする粉末
と同じ素材でディスクを構成するのが好適である。Note that when manufacturing titanium or titanium alloy powder, it is preferable to construct the disk from the same material as the powder to be obtained in order to prevent contamination from the disk.
次に実施例により実際の粉末を製造した具体例について
説明する。電極は組成が八16%、■4%のTi合金で
、大きさが直径100龍のものを使用した。装置は第1
図の構成によるもので、仕切壁62の連通部71は直径
40*m、ディスク73は直径9011で回転数30.
0OOrp+++とした。粉末の製造に際し、予め液滴
形成空間63から30.000 A/秒の拡散ポンプで
排気し、液滴冷却空間64には4Nl/秒のヘリウムガ
スを導入した。ガスの導入と排気が平衡に達した時点の
各空間の圧力は液滴形成空間63が7 Torr、液滴
冷却空間64が9QTorrであった。このように条件
を調整しながら、前記電極672本を対向させ、3,0
00 Aの電流を供給してアークを発生させた。電極6
7が溶融した液滴70はすべてディスク73上に落下し
、微小液滴となって飛散した。飛散した液滴はチャンバ
内壁に耐着することなく、得られた粉末75の粒径は約
100μであった。なお、この場合の電極67の溶解速
度は4.2kg/分であった。Next, a specific example in which actual powder was manufactured according to Examples will be described. The electrode used was a Ti alloy with a composition of 16% and 4%, and a diameter of 100 mm. The device is the first
According to the configuration shown in the figure, the communicating portion 71 of the partition wall 62 has a diameter of 40*m, the disk 73 has a diameter of 9011 m, and a rotation speed of 30 m.
It was set as 0OOrp+++. When producing the powder, the droplet forming space 63 was evacuated in advance by a diffusion pump at 30,000 A/sec, and helium gas at 4 Nl/sec was introduced into the droplet cooling space 64. At the time when gas introduction and exhaust reached equilibrium, the pressure in each space was 7 Torr in the droplet formation space 63 and 9QTorr in the droplet cooling space 64. While adjusting the conditions in this way, the 672 electrodes were made to face each other, and 3,0
An arc was generated by supplying a current of 0.00 A. Electrode 6
All of the droplets 70 in which 7 was melted fell onto the disk 73 and were scattered as minute droplets. The scattered droplets did not adhere to the inner wall of the chamber, and the particle size of the obtained powder 75 was about 100 μm. Note that the dissolution rate of the electrode 67 in this case was 4.2 kg/min.
本発明によれば、溶湯の容器、るつぼ、非消耗電極等を
使用しないので不純物が混入する虞がなく、高純度の粉
末を得ることができる。また複数の電極はすべて消耗電
極を使用するので、高生産速度を維持することができ、
しかも電極を水冷する必要がないのでエネルギ効率が良
く、電極径も大径のものを使用できるので電極製造コス
トも低く粉末製造コストを安くすることができる。そし
て、電極を高速で回転する必要がないので装置の機構を
簡単にできる。According to the present invention, since a container for molten metal, a crucible, a non-consumable electrode, etc. are not used, there is no risk of contamination with impurities, and highly pure powder can be obtained. In addition, all of the multiple electrodes use consumable electrodes, so high production rates can be maintained.
Moreover, since there is no need to water-cool the electrodes, energy efficiency is good, and since electrodes with large diameters can be used, electrode manufacturing costs are low, and powder manufacturing costs can be reduced. Furthermore, since there is no need to rotate the electrodes at high speed, the mechanism of the device can be simplified.
更に、電極間のアークを安定させる条件と液滴を急冷す
る条件の双方を同時に満足させることが容易になったの
で、溶融金属の液滴を略々真下に落下させて、すべての
ディスクの回転により飛散させることができ、また、飛
散した液滴は、効率よく、瞬時にして粉末となるので、
チャンバを小さくすることができる。また更に、液滴を
急冷できるので、微細な結晶組織を有する非平衡相の急
冷粉末を得ることができる。更にディスクの上面に環状
の側壁部を突設したので、ディスクに落下する液滴の落
下速度、落下位置にばらつきがあっても、液滴を確実に
飛散させて所望粒径の粉末を得ることができる。Furthermore, since it has become easy to simultaneously satisfy both the conditions for stabilizing the arc between the electrodes and the conditions for rapidly cooling the droplets, the molten metal droplets can fall almost directly below, and the rotation of all the disks can be controlled. In addition, the scattered droplets can be efficiently and instantaneously turned into powder.
The chamber can be made smaller. Furthermore, since the droplets can be rapidly cooled, a rapidly cooled powder in a non-equilibrium phase having a fine crystal structure can be obtained. Furthermore, since an annular side wall is protruded from the top surface of the disk, even if there are variations in the speed and position of droplets falling on the disk, the droplets can be reliably scattered to obtain powder with the desired particle size. Can be done.
第1図は本発明の一実施例を示す模式図である。
第2図は他の実施例を示す模式図である。
第3図(a)〜(f)は本発明の係るディスクの断面図
、同図(g)は第4(alのディスクの平面図、第4図
乃至第6図はそれぞれ従来の粉末製造装置を示す模式図
である。
第7図は本発明者が先に提案した発明の一実施例を示す
模式図である。
61・・・チャンバ、62・・・仕切壁、62a・・・
仕切壁、62b・・・仕切壁、62c・・・仕切壁、6
3・・・液滴形成空間、64・・・液滴冷却空間、67
・・・電極、d9・・・アーク、70・・・液滴、71
・・・連通部、73・・・ディスク、75・・・粉末。
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦s 1 図
第 2 蘭
第3!il
第4図
第 5wIFIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing another embodiment. 3(a) to 3(f) are cross-sectional views of the disk according to the present invention, FIG. 3(g) is a plan view of the fourth (al) disk, and FIGS. FIG. 7 is a schematic diagram showing an embodiment of the invention previously proposed by the present inventor. 61...Chamber, 62...Partition wall, 62a...
Partition wall, 62b...Partition wall, 62c...Partition wall, 6
3... Droplet formation space, 64... Droplet cooling space, 67
...electrode, d9...arc, 70...droplet, 71
. . . Communication portion, 73 . . . Disc, 75 . . . Powder. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue 1 Figure 2 Ran 3! il Figure 4 5wI
Claims (1)
れらの電極間にアークを発生させて溶融金属の液滴を形
成する液滴形成手段と、上面外周に環状の側壁部を突設
し、前記液滴の落下位置に配置されたディスクと、この
ディスクを回転させて液滴を飛散冷却して粉末とするデ
ィスク回転手段とを具備し、前記チャンバ内にはアーク
により液滴を形成する空間とディスクの回転により液滴
を飛散冷却する空間と区割する仕切壁を設置し、この仕
切壁には液滴の通過が可能で、かつ通気抵抗を有する連
通部を設けたことを特徴とする粉末製造装置。The chamber includes a plurality of electrodes installed at intervals, a droplet forming means for generating an arc between these electrodes to form droplets of molten metal, and an annular side wall protruding from the outer periphery of the top surface. , comprising a disk disposed at a position where the droplet falls, and a disk rotation means for rotating the disk to scatter and cool the droplet to form a powder, and forming the droplet in the chamber by an arc. A partition wall is installed to separate the space from a space in which the droplets are scattered and cooled by rotation of the disk, and this partition wall is provided with a communication portion that allows the droplets to pass through and has ventilation resistance. powder manufacturing equipment.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22733087A JPS64206A (en) | 1987-02-26 | 1987-09-10 | Apparatus for producing powder |
| US07/204,426 US4886547A (en) | 1986-09-19 | 1987-09-17 | Powder manufacturing apparatus and method therefor |
| EP19870906103 EP0282604A4 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-17 | Apparatus for producing powder and process for its production. |
| PCT/JP1987/000687 WO1988001919A1 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-17 | Apparatus for producing powder and process for its production |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-41323 | 1987-02-26 | ||
| JP4132387 | 1987-02-26 | ||
| JP22733087A JPS64206A (en) | 1987-02-26 | 1987-09-10 | Apparatus for producing powder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01206A true JPH01206A (en) | 1989-01-05 |
| JPS64206A JPS64206A (en) | 1989-01-05 |
Family
ID=26380908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22733087A Pending JPS64206A (en) | 1986-09-19 | 1987-09-10 | Apparatus for producing powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS64206A (en) |
-
1987
- 1987-09-10 JP JP22733087A patent/JPS64206A/en active Pending
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